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JP2021083141A - Power transmission device and wireless power supply system - Google Patents

Power transmission device and wireless power supply system Download PDF

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JP2021083141A
JP2021083141A JP2018046631A JP2018046631A JP2021083141A JP 2021083141 A JP2021083141 A JP 2021083141A JP 2018046631 A JP2018046631 A JP 2018046631A JP 2018046631 A JP2018046631 A JP 2018046631A JP 2021083141 A JP2021083141 A JP 2021083141A
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power transmission
power
primary coil
control unit
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JP2018046631A
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宮崎 英樹
Hideki Miyazaki
英樹 宮崎
信太朗 田中
Shintaro Tanaka
信太朗 田中
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Astemo Ltd
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Abstract

To suppress an adverse impact on surroundings due to AC magnetic fields emitted from a plurality of primary coils.SOLUTION: Power transmission devices 100a and 100b include: a primary coil L1a; a power transmission control unit 110a that controls AC current flowing through the primary coil L1a to cause the primary coil L1a to emit an AC magnetic field; a primary coil L1b; and a power transmission control unit 110b that controls AC current flowing through the primary coil L1b to cause the primary coil L1b to emit an AC magnetic field. The power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b match a frequency of the AC current flowing through the primary coil L1a and a frequency of the AC current flowing through the primary coil L1b with each other by control of an overall control unit 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無線給電において用いられる送電装置および無線給電システムに関する。 The present invention relates to a power transmission device and a wireless power supply system used in wireless power supply.

近年、電気自動車等において、地上側に設けられた送電装置から車両側に設けられた受電装置に対して無線により給電を行う無線給電システムが実現されつつある。こうした無線給電システムでは、磁界共振や磁界誘導を利用した無線給電技術が注目されている。磁界誘導とは、地上側の送電装置に設けられたコイルに交流電流を流すことで磁界(磁束)を発生し、この磁界を車両側の受電装置に設けられたコイルで受けて交流電流を生じさせることにより、送電装置から受電装置への無線給電を実現するものである。一方、磁界共振とは、送電装置と受電装置にそれぞれコイルを設ける点は磁界誘導と同じであるが、送電装置のコイルに流れる電流の周波数を受電装置のコイルの共振周波数に一致させることにより、送電装置と受電装置の間に共振を生じさせる。これにより、送電装置のコイルと受電装置のコイルを磁気的に結合し、高効率の無線給電を実現している。 In recent years, in electric vehicles and the like, a wireless power supply system that wirelessly supplies power from a power transmission device provided on the ground side to a power receiving device provided on the vehicle side is being realized. In such a wireless power feeding system, a wireless power feeding technology using magnetic field resonance or magnetic field induction is drawing attention. In magnetic field induction, an alternating current is generated by passing an alternating current through a coil provided in a power transmission device on the ground side, and this magnetic field is received by a coil provided in a power receiving device on the vehicle side to generate an alternating current. By doing so, wireless power supply from the power transmission device to the power receiving device is realized. On the other hand, magnetic field resonance is the same as magnetic field induction in that coils are provided in the power transmitting device and the power receiving device, respectively, but by matching the frequency of the current flowing through the coil of the power transmitting device with the resonance frequency of the coil of the power receiving device. Resonance is generated between the power transmitting device and the power receiving device. As a result, the coil of the power transmission device and the coil of the power receiving device are magnetically coupled to realize highly efficient wireless power supply.

上述した無線給電技術において、複数の機器を同時に給電することが提案されている。特許文献1には、給電不能な機器や異物と給電可能な機器が同時に配置された場合であっても、発熱を抑制することができる給電装置として、配置された外部装置に対して非接触給電をする給電手段と、配置された物体の位置を検出する位置検出手段と、前記配置された物体が前記給電手段に対応する装置でないことを判定する判定手段と、前記給電手段に対応する外部装置に対して非接触給電を行っている際に、前記判定手段により前記給電手段に対応する外部装置ではないと判定された物体が前記給電手段から所定の範囲内に配置されたことに応じて、前記給電中の外部装置に対する給電動作を制限するよう前記給電手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする給電装置が開示されている。 In the wireless power feeding technology described above, it has been proposed to power a plurality of devices at the same time. Patent Document 1 describes non-contact power supply to an arranged external device as a power supply device capable of suppressing heat generation even when a device that cannot supply power or a device that can supply power to a foreign object is arranged at the same time. A power feeding means, a position detecting means for detecting the position of the arranged object, a determination means for determining that the arranged object is not a device corresponding to the power feeding means, and an external device corresponding to the power feeding means. In response to the fact that an object determined by the determination means to be not an external device corresponding to the power supply means is arranged within a predetermined range from the power supply means while performing non-contact power supply to the power supply means. A power feeding device is disclosed, which comprises a control means for controlling the power feeding means so as to limit the power feeding operation to the external device during power feeding.

特開2009−219177号公報JP-A-2009-219177

特許文献1に記載の給電装置では、隣接する複数の一次コイルから別々の機器に対して同時に交流磁界を放出して給電を行う際に、相互の交流磁界同士の影響が考慮されていない。そのため、複数の一次コイルから放出される交流磁界の間にずれがある場合、そのずれによって周囲への悪影響が生じることがある。 In the power feeding device described in Patent Document 1, when power is supplied by simultaneously emitting an alternating magnetic field from a plurality of adjacent primary coils to different devices, the influence of the alternating magnetic fields is not taken into consideration. Therefore, if there is a gap between the alternating magnetic fields emitted from the plurality of primary coils, the shift may cause an adverse effect on the surroundings.

本発明による送電装置は、第1の一次コイルと、前記第1の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第1の一次コイルから交流磁界を放出させる第1の送電制御部と、第2の一次コイルと、前記第2の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第2の一次コイルから交流磁界を放出させる第2の送電制御部と、を備え、前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを、互いに一致させる。
本発明による無線給電システムは、第1の送電装置と、前記第1の送電装置から無線により給電される電力を受電する第1の受電装置と、第2の送電装置と、前記第2の送電装置から無線により給電される電力を受電する第2の受電装置と、前記第1の送電装置および前記第2の送電装置を制御する全体制御部と、を備え、前記第1の送電装置は、第1の一次コイルと、前記第1の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第1の一次コイルから交流磁界を放出させる第1の送電制御部と、を有し、前記第2の送電装置は、第2の一次コイルと、前記第2の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第2の一次コイルから交流磁界を放出させる第2の送電制御部と、を有し、前記第1の受電装置は、第1の二次コイルと、前記第1の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第1の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第1の電池に出力することで、前記第1の電池を充電させる第1の電力変換部と、を有し、前記第2の受電装置は、第2の二次コイルと、前記第2の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第2の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第2の電池に出力することで、前記第2の電池を充電させる第2の電力変換部と、を有し、前記全体制御部は、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを互いに一致させるように、前記第1の送電装置および前記第2の送電装置を制御する。
The power transmission device according to the present invention includes a first transmission control unit, a first power transmission control unit that controls an alternating current flowing through the first primary coil and emits an alternating current from the first primary coil. The first transmission control is provided with a second primary coil and a second transmission control unit that controls an alternating current flowing through the second primary coil to emit an alternating current from the second primary coil. The unit and the second transmission control unit match the frequency of the alternating current flowing through the first primary coil with the frequency of the alternating current flowing through the second primary coil.
The wireless power transmission system according to the present invention includes a first power transmission device, a first power receiving device that receives power wirelessly supplied from the first power transmission device, a second power transmission device, and the second power transmission. The first power transmission device includes a second power receiving device that receives power wirelessly supplied from the device, and an overall control unit that controls the first power transmission device and the second power transmission device. It has a first primary coil and a first power transmission control unit that controls an AC current flowing through the first primary coil to emit an AC magnetic field from the first primary coil, and has the second power transmission control unit. The power transmission device includes a second primary coil and a second power transmission control unit that controls the AC current flowing through the second primary coil to emit an AC magnetic field from the second primary coil. The first power receiving device first receives DC power based on the first secondary coil and the AC current flowing through the first secondary coil in response to the AC magnetic field emitted from the first primary coil. The second power receiving device includes a second power conversion unit that charges the first battery by outputting power to the battery, and the second power receiving device includes a second secondary coil and the second primary coil. A second power conversion unit that charges the second battery by outputting DC power based on the AC current flowing through the second secondary coil in response to the AC magnetic field emitted from the second battery to the second battery. The overall control unit has the above-mentioned first, so that the frequency of the AC current flowing through the first primary coil and the frequency of the AC current flowing through the second primary coil are matched with each other. It controls the power transmission device and the second power transmission device.

本発明によれば、複数の一次コイルから放出される交流磁界による周囲への悪影響を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress an adverse effect on the surroundings due to an alternating magnetic field emitted from a plurality of primary coils.

本発明の一実施形態に係る無線給電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wireless power supply system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the power receiving device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線給電システムの車両側の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow on the vehicle side of the wireless power supply system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線給電システムの地上側の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow on the ground side of the wireless power supply system which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る送電装置および無線給電システムの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the power transmission device and wireless power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る無線給電システムの構成を示す図である。図1に示す無線給電システムは、無線給電システム1aおよび1bにより構成される。無線給電システム1a、1bは、電気自動車等の車両への無線給電においてそれぞれ利用されるものであり、別々の車両に搭載されている。以下では、無線給電システム1aが搭載される車両を「車両A」、無線給電システム1bが搭載される車両を「車両B」として、それぞれ説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless power supply system according to an embodiment of the present invention. The wireless power supply system shown in FIG. 1 is composed of wireless power supply systems 1a and 1b. The wireless power supply systems 1a and 1b are used for wireless power supply to vehicles such as electric vehicles, and are mounted on different vehicles. Hereinafter, the vehicle equipped with the wireless power supply system 1a will be referred to as “vehicle A”, and the vehicle equipped with the wireless power supply system 1b will be referred to as “vehicle B”.

無線給電システム1aは、車両A付近の地上側に設置された送電装置100aと、車両A側にそれぞれ搭載された受電装置200a、高圧電池300a、負荷400aおよび電池監視装置500aとを有する。同様に、無線給電システム1bは、車両B付近の地上側に設置された送電装置100bと、車両B側にそれぞれ搭載された受電装置200b、高圧電池300b、負荷400bおよび電池監視装置500bとを有する。 The wireless power supply system 1a includes a power transmission device 100a installed on the ground side near the vehicle A, a power receiving device 200a mounted on the vehicle A side, a high-voltage battery 300a, a load 400a, and a battery monitoring device 500a, respectively. Similarly, the wireless power supply system 1b includes a power transmission device 100b installed on the ground side near the vehicle B, a power receiving device 200b mounted on the vehicle B side, a high-voltage battery 300b, a load 400b, and a battery monitoring device 500b, respectively. ..

送電装置100aは、送電制御部110a、通信部120a、交流電源130a、電力変換部140aおよび一次コイルL1aを備える。送電制御部110aは、通信部120aおよび電力変換部140aの動作を制御することで、送電装置100a全体の制御を行うとともに、一次コイルL1aに流れる交流電流を制御する。 The power transmission device 100a includes a power transmission control unit 110a, a communication unit 120a, an AC power supply 130a, a power conversion unit 140a, and a primary coil L1a. By controlling the operations of the communication unit 120a and the power conversion unit 140a, the power transmission control unit 110a controls the entire power transmission device 100a and also controls the alternating current flowing through the primary coil L1a.

通信部120aは、送電制御部110aの制御により、受電装置200aが備える通信部220aとの間で無線通信を行う。この通信部120aと通信部220aの無線通信により、無線給電の際に必要な各種情報が送電装置100aと受電装置200aの間で交換される。たとえば、一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数、すなわち一次コイルL1aから放出される交流磁界の周波数等の情報が、通信部120aから通信部220aに送信される。また、高圧電池300aの充電状態(SOC)や劣化状態、充電時の許容電流等の情報が、通信部220aから通信部120aに送信される。 The communication unit 120a performs wireless communication with the communication unit 220a included in the power receiving device 200a under the control of the power transmission control unit 110a. By wireless communication between the communication unit 120a and the communication unit 220a, various information necessary for wireless power supply is exchanged between the power transmission device 100a and the power reception device 200a. For example, information such as the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1a, that is, the frequency of the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1a is transmitted from the communication unit 120a to the communication unit 220a. In addition, information such as the charging state (SOC), deterioration state, and allowable current during charging of the high-voltage battery 300a is transmitted from the communication unit 220a to the communication unit 120a.

交流電源130aは、たとえば商用電源であり、所定の交流電力を電力変換部140aに供給する。電力変換部140aは、送電制御部110aの制御により、交流電源130aから供給された交流電力を用いて所定の周波数および電流値の交流電流を一次コイルL1aに出力する。一次コイルL1aは、車両Aの下に位置する地上側に設置されており、電力変換部140aから流される交流電流に応じた交流磁界を車両Aに向けて空中に放出する。これにより、車両Aへの無線給電を行う。 The AC power supply 130a is, for example, a commercial power supply, and supplies a predetermined AC power to the power conversion unit 140a. The power conversion unit 140a outputs an alternating current having a predetermined frequency and current value to the primary coil L1a by using the alternating current power supplied from the alternating current power supply 130a under the control of the power transmission control unit 110a. The primary coil L1a is installed on the ground side located below the vehicle A, and emits an alternating magnetic field corresponding to the alternating current flowing from the power conversion unit 140a toward the vehicle A in the air. As a result, wireless power is supplied to the vehicle A.

受電装置200aは、受電制御部210a、通信部220a、交流電流検出部230a、駆動制御部240a、電力変換部250a、磁気センサ260a、二次コイルL2a、共振コイルLxaおよび共振コンデンサCxaを備える。共振コイルLxaおよび共振コンデンサCxaは、二次コイルL2aに接続されており、二次コイルL2aとともに共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数は、二次コイルL2aおよび共振コイルLxaがそれぞれ有するインダクタンスと、共振コンデンサCxaが有する静電容量値とに応じて決定される。なお、共振コイルLxaおよび共振コンデンサCxaはそれぞれ複数の素子により構成されていてもよい。また、共振コイルLxaの一部または全部を二次コイルL2aのインダクタンスで代用してもよい。 The power receiving device 200a includes a power receiving control unit 210a, a communication unit 220a, an AC current detection unit 230a, a drive control unit 240a, a power conversion unit 250a, a magnetic sensor 260a, a secondary coil L2a, a resonance coil Lxa, and a resonance capacitor Cxa. The resonance coil Lxa and the resonance capacitor Cxa are connected to the secondary coil L2a, and form a resonance circuit together with the secondary coil L2a. The resonance frequency of this resonance circuit is determined according to the inductance of the secondary coil L2a and the resonance coil Lxa and the capacitance value of the resonance capacitor Cxa. The resonance coil Lxa and the resonance capacitor Cxa may each be composed of a plurality of elements. Further, a part or all of the resonance coil Lxa may be substituted with the inductance of the secondary coil L2a.

受電制御部210aは、通信部220aおよび駆動制御部240aの動作を制御することで、受電装置200a全体の制御を行う。通信部220aは、受電制御部210aの制御により、送電装置100aが備える通信部120aとの間で無線通信を行い、送電装置100aと受電装置200aの間で交換される前述のような各種情報を送受信する。通信部220aが受信した一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数等の情報は、通信部220aから受電制御部210aに出力される。 The power receiving control unit 210a controls the entire power receiving device 200a by controlling the operations of the communication unit 220a and the drive control unit 240a. The communication unit 220a performs wireless communication with the communication unit 120a included in the power transmission device 100a under the control of the power reception control unit 210a, and exchanges various information as described above between the power transmission device 100a and the power reception device 200a. Send and receive. Information such as the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1a received by the communication unit 220a is output from the communication unit 220a to the power reception control unit 210a.

交流電流検出部230aは、一次コイルL1aから放出された交流磁界を二次コイルL2aが受けることで二次コイルL2aを含む共振回路に流れる交流電流を検出する。そして、検出した交流電流に応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧を発生させ、駆動制御部240aに出力する。駆動制御部240aは、交流電流検出部230aから入力された交流電圧に基づいて、共振回路に流れる交流電流の周波数や大きさを取得することができる。 The alternating current detection unit 230a detects the alternating current flowing in the resonant circuit including the secondary coil L2a when the secondary coil L2a receives the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1a. Then, an AC voltage whose frequency and amplitude change according to the detected AC current is generated and output to the drive control unit 240a. The drive control unit 240a can acquire the frequency and magnitude of the AC current flowing through the resonance circuit based on the AC voltage input from the AC current detection unit 230a.

駆動制御部240aは、受電制御部210aの制御により、電力変換部250aが有する複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。このとき駆動制御部240aは、交流電流検出部230aが検出した共振回路に流れる交流電流に基づいて、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを変化させる。なお、スイッチング動作のタイミングを変化させる具体的な方法は後述する。 The drive control unit 240a controls the switching operation of the plurality of switching elements included in the power conversion unit 250a by controlling the power reception control unit 210a. At this time, the drive control unit 240a changes the timing of the switching operation of each switching element based on the AC current flowing through the resonant circuit detected by the AC current detection unit 230a. A specific method for changing the timing of the switching operation will be described later.

電力変換部250aは、複数のスイッチング素子を有しており、複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流を制御するとともに整流し、交流電力から直流電力への変換を行う。電力変換部250aには充放電可能な電池300aが接続されており、電力変換部250aから出力される直流電力を用いて電池300aが充電される。なお、電力変換部250aと電池300aの間には、電池300aへの入力電圧を平滑化するための平滑コンデンサC0aも接続されている。 The power conversion unit 250a has a plurality of switching elements, and by switching the plurality of switching elements, the AC current flowing in the resonance circuit is controlled and rectified, and the conversion from the AC power to the DC power is performed. Do. A chargeable / discharging battery 300a is connected to the power conversion unit 250a, and the battery 300a is charged using the DC power output from the power conversion unit 250a. A smoothing capacitor C0a for smoothing the input voltage to the battery 300a is also connected between the power conversion unit 250a and the battery 300a.

磁気センサ260aは、二次コイルL2aにおける交流磁界φ2aを検出し、その検出結果を受電制御部210aに出力する。受電制御部210aは、磁気センサ260aから交流磁界φ2aの検出結果が入力されると、通信部220aを介して送電装置100aに送信する。 The magnetic sensor 260a detects the alternating magnetic field φ2a in the secondary coil L2a and outputs the detection result to the power receiving control unit 210a. When the detection result of the alternating magnetic field φ2a is input from the magnetic sensor 260a, the power receiving control unit 210a transmits the detection result to the power transmission device 100a via the communication unit 220a.

電池300aは、たとえばリチウムイオン電池を用いた複数の電池セルを組み合わせて構成される。電池300aには負荷400aが接続されている。負荷400aは、電池300aに充電された直流電力を利用して、車両Aの動作に関する様々な機能を提供する。負荷400aには、たとえば車両駆動用の交流モータや、電池300aの直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータなどが含まれる。 The battery 300a is configured by combining a plurality of battery cells using, for example, a lithium ion battery. A load 400a is connected to the battery 300a. The load 400a uses the DC power charged in the battery 300a to provide various functions related to the operation of the vehicle A. The load 400a includes, for example, an AC motor for driving a vehicle, an inverter that converts the DC power of the battery 300a into AC power, and supplies the AC power to the AC motor.

無線給電システム1bにおける送電装置100b、受電装置200b、高圧電池300b、負荷400bおよび電池監視装置500bも、上記の無線給電システム1aにおける送電装置100a、受電装置200a、高圧電池300a、負荷400aおよび電池監視装置500aと同様の機能および構成をそれぞれ有している。なお図1では、無線給電システム1aの各構成要素と、無線給電システム1bの各構成要素とを互いに区別するため、符号の末尾に「a」、「b」の記号をそれぞれ付して示している。 The power transmission device 100b, the power receiving device 200b, the high voltage battery 300b, the load 400b and the battery monitoring device 500b in the wireless power feeding system 1b also include the power transmitting device 100a, the power receiving device 200a, the high voltage battery 300a, the load 400a and the battery monitoring device in the wireless power feeding system 1a. Each has the same function and configuration as the device 500a. In FIG. 1, in order to distinguish each component of the wireless power supply system 1a from each component of the wireless power supply system 1b, the symbols “a” and “b” are added to the end of the reference numerals. There is.

送電装置100aの送電制御部110aと、送電装置100bの送電制御部110bとは、全体制御部10にそれぞれ接続されている。全体制御部10は、無線給電システム1a、1bを同時に用いて電池300a、300bの充電を行う際に、送電制御部110a、110bをそれぞれ制御して送電装置100a、100bを協調動作させるものである。なお、全体制御部10による送電装置100a、100bの協調動作の詳細については後述する。 The power transmission control unit 110a of the power transmission device 100a and the power transmission control unit 110b of the power transmission device 100b are connected to the overall control unit 10, respectively. The overall control unit 10 controls the power transmission control units 110a and 110b, respectively, to coordinate the power transmission devices 100a and 100b when the batteries 300a and 300b are charged by using the wireless power supply systems 1a and 1b at the same time. .. The details of the cooperative operation of the power transmission devices 100a and 100b by the overall control unit 10 will be described later.

次に、図1の無線給電システム1aのうち、受電装置200aの詳細について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る受電装置200aの構成例を示す図である。 Next, the details of the power receiving device 200a in the wireless power feeding system 1a of FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a power receiving device 200a according to an embodiment of the present invention.

図2に示すように、交流電流検出部230aは、たとえばトランスTrを用いて構成される。一次コイルL1aから放出された交流磁界による磁束が二次コイルL2aと鎖交すると、二次コイルL2aに起電力が生じ、二次コイルL2aを含む共振回路に交流電流iが流れる。この交流電流iがトランスTrの一次側コイルに流れると、トランスTrの二次側コイルの両端に、交流電流iに応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧Vgが発生する。これにより、交流電流検出部230aは交流電流iの検出を行うことができる。なお、共振回路に流れる交流電流iを検出できるものであれば、トランスTr以外のものを用いて交流電流検出部230aを構成してもよい。 As shown in FIG. 2, the AC current detection unit 230a is configured by using, for example, a transformer Tr. When the magnetic flux generated by the AC magnetic field emitted from the primary coil L1a is linked with the secondary coil L2a, an electromotive force is generated in the secondary coil L2a, and an AC current i flows in the resonance circuit including the secondary coil L2a. When this AC current i flows through the primary coil of the transformer Tr, an AC voltage Vg whose frequency and amplitude change according to the AC current i is generated at both ends of the secondary coil of the transformer Tr. As a result, the AC current detection unit 230a can detect the AC current i. If the AC current i flowing in the resonance circuit can be detected, the AC current detection unit 230a may be configured by using something other than the transformer Tr.

電力変換部250aは、直列接続された2つのMOSトランジスタ(MOSFET)Q1、Q2を有する。MOSトランジスタQ1、Q2は、駆動制御部240aからのゲート駆動信号に応じて、ソース−ドレイン間を導通状態から切断状態へ、または切断状態から導通状態へと切り替えるスイッチング動作をそれぞれ行う。このスイッチング動作により、MOSトランジスタQ1を上アームのスイッチング素子として機能させるとともに、MOSトランジスタQ2を下アームのスイッチング素子として機能させることができる。MOSトランジスタQ1、Q2間の接続点Oと、MOSトランジスタQ2のソース端子には、二次コイルL2aを含む共振回路がそれぞれ接続されている。そのため、MOSトランジスタQ1、Q2をそれぞれ適切なタイミングでスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流iの制御および整流を行うことができる。 The power conversion unit 250a has two MOS transistors (MOSFETs) Q1 and Q2 connected in series. The MOS transistors Q1 and Q2 each perform a switching operation of switching between the source and drain from the conductive state to the disconnected state or from the disconnected state to the conductive state according to the gate drive signal from the drive control unit 240a. By this switching operation, the MOS transistor Q1 can function as the switching element of the upper arm, and the MOS transistor Q2 can function as the switching element of the lower arm. A resonance circuit including a secondary coil L2a is connected to the connection point O between the MOS transistors Q1 and Q2 and the source terminal of the MOS transistor Q2, respectively. Therefore, by switching the MOS transistors Q1 and Q2 at appropriate timings, it is possible to control and rectify the alternating current i flowing in the resonance circuit.

なお、図2では2つのMOSトランジスタQ1、Q2をスイッチング素子として用いたハーフブリッジ構成の電力変換部250aを例示したが、4つのMOSトランジスタをスイッチング素子として用いたフルブリッジ構成の電力変換部250aとしてもよい。以下では図2に示したハーフブリッジ構成の電力変換部250aによる動作例を説明するが、フルブリッジ構成とした場合でも基本的な動作は同様である。 In FIG. 2, a half-bridge power conversion unit 250a using two MOS transistors Q1 and Q2 as switching elements is illustrated, but as a full-bridge power conversion unit 250a using four MOS transistors as switching elements. May be good. An example of operation by the power conversion unit 250a having a half-bridge configuration shown in FIG. 2 will be described below, but the basic operation is the same even when a full-bridge configuration is used.

駆動制御部240aは、電圧取得部241a、駆動信号生成部243aおよびゲート駆動回路244aを有する。 The drive control unit 240a includes a voltage acquisition unit 241a, a drive signal generation unit 243a, and a gate drive circuit 244a.

電圧取得部241aは、交流電流検出部230a(トランスTr)から出力される交流電圧Vgを取得し、駆動信号生成部243aに出力する。 The voltage acquisition unit 241a acquires the AC voltage Vg output from the AC current detection unit 230a (transformer Tr) and outputs it to the drive signal generation unit 243a.

駆動信号生成部243aには、電圧取得部241aが取得した交流電圧Vgに加えて、受電制御部210aから基本駆動信号Srが入力される。基本駆動信号Srは、駆動制御部240aから電力変換部250aに出力されてMOSトランジスタQ1、Q2のスイッチング動作を制御するゲート駆動信号の元となる交流信号であり、その周波数は送電装置100aの一次コイルL1aに流れる電流の周波数に応じて決定される。具体的には、通信部220aは、送電装置100aの一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数fを表す情報を通信部120aから受信すると、これを受電制御部210aに出力する。受電制御部210aは、通信部220aから周波数fの情報が入力されると、この周波数fに応じた基本駆動信号Srを生成し、駆動制御部240aに出力する。なお、基本駆動信号Srは、たとえばMOSトランジスタQ1、Q2にそれぞれ対応する2つの矩形波の組み合わせであり、オン(導通状態)に対応するHレベルと、オフ(切断状態)に対応するLレベルとが、周波数fで交互に繰り返される。ただし、MOSトランジスタQ1とQ2が同時にオンとならないように、2つの矩形波におけるHレベルの間には所定の保護期間が設けられる。 In addition to the AC voltage Vg acquired by the voltage acquisition unit 241a, the power receiving control unit 210a inputs the basic drive signal Sr to the drive signal generation unit 243a. The basic drive signal Sr is an AC signal that is output from the drive control unit 240a to the power conversion unit 250a and is the source of the gate drive signal that controls the switching operation of the MOS transistors Q1 and Q2, and its frequency is the primary of the power transmission device 100a. It is determined according to the frequency of the current flowing through the coil L1a. Specifically, when the communication unit 220a receives information representing the frequency f of the alternating current flowing through the primary coil L1a of the power transmission device 100a from the communication unit 120a, the communication unit 220a outputs the information to the power reception control unit 210a. When the information of the frequency f is input from the communication unit 220a, the power receiving control unit 210a generates a basic drive signal Sr corresponding to the frequency f and outputs the basic drive signal Sr to the drive control unit 240a. The basic drive signal Sr is, for example, a combination of two square waves corresponding to MOS transistors Q1 and Q2, respectively, and has an H level corresponding to on (conduction state) and an L level corresponding to off (disconnection state). Is alternately repeated at the frequency f. However, a predetermined protection period is provided between the H levels in the two square waves so that the MOS transistors Q1 and Q2 are not turned on at the same time.

駆動信号生成部243aは、電圧取得部241aから入力された交流電圧Vgに基づいて、受電制御部210aから入力された基本駆動信号Srの位相を調整し、充電駆動信号Scを生成する。そして、生成した充電駆動信号Scをゲート駆動回路244aに出力する。 The drive signal generation unit 243a adjusts the phase of the basic drive signal Sr input from the power receiving control unit 210a based on the AC voltage Vg input from the voltage acquisition unit 241a, and generates the charge drive signal Sc. Then, the generated charge drive signal Sc is output to the gate drive circuit 244a.

ゲート駆動回路244aは、駆動信号生成部243aから入力された充電駆動信号Scに基づくゲート駆動信号をMOSトランジスタQ1、Q2のゲート端子へそれぞれ出力し、MOSトランジスタQ1、Q2をそれぞれスイッチング動作させる。これにより、電力変換部250aにおいて、MOSトランジスタQ1、Q2がスイッチング素子としてそれぞれ機能し、一次コイルL1aから放出された交流磁界に応じて共振回路に流れる交流電流iの制御や、交流電力から直流電力への変換が行われる。 The gate drive circuit 244a outputs a gate drive signal based on the charge drive signal Sc input from the drive signal generation unit 243a to the gate terminals of the MOS transistors Q1 and Q2, respectively, and switches the MOS transistors Q1 and Q2, respectively. As a result, in the power conversion unit 250a, the MOS transistors Q1 and Q2 function as switching elements, respectively, and control of the AC current i flowing in the resonance circuit according to the AC magnetic field emitted from the primary coil L1a and the DC power from the AC power. Conversion to is done.

磁気センサ260aから出力される二次コイルL2aの交流磁界φ2aの検出結果は、受電制御部210aに入力される。受電制御部210aは、磁気センサ260aから入力された交流磁界φ2aを通信部220aへ出力する。これにより、交流磁界φ2aの検出結果が送電装置100aにおいて取得される。 The detection result of the alternating magnetic field φ2a of the secondary coil L2a output from the magnetic sensor 260a is input to the power receiving control unit 210a. The power receiving control unit 210a outputs the AC magnetic field φ2a input from the magnetic sensor 260a to the communication unit 220a. As a result, the detection result of the alternating magnetic field φ2a is acquired in the power transmission device 100a.

本実施形態の受電装置200aは、以上説明したような動作を行うことにより、送電装置100aから無線給電を受けて電池300aを充電することができる。 The power receiving device 200a of the present embodiment can charge the battery 300a by receiving wireless power supply from the power transmission device 100a by performing the operation as described above.

なお、無線給電システム1bにおける受電装置200bも、上記の受電装置200aと同様の構成を有しており、送電装置100bから無線給電を受けて電池300bを充電するとともに、磁気センサ260bにより二次コイルL2bの交流磁界φ2bを検出して送電装置100bに送信することができる。受電装置300bの詳細については説明を省略する。 The power receiving device 200b in the wireless power feeding system 1b also has the same configuration as the power receiving device 200a described above, receives wireless power from the power transmitting device 100b to charge the battery 300b, and uses the magnetic sensor 260b to charge the secondary coil. The alternating magnetic field φ2b of L2b can be detected and transmitted to the power transmission device 100b. Details of the power receiving device 300b will be omitted.

次に、無線給電システム1a、1bを用いた無線給電の流れについて説明する。図3および図4は、本発明の一実施形態に係る無線給電システム1a、1bの処理フローを示す図である。図3は、受電装置200a、200bにおいてそれぞれ実施される車両側の処理フローであり、図4は、送電装置100a、100bおよび全体制御部10において実施される地上側の処理フローである。車両A、Bがそれぞれ所定の充電位置に駐車されると、受電装置200a、200bにおいて図3の処理フローがそれぞれ開始されるとともに、送電装置100a、100bおよび全体制御部10において図4の処理フローが開始される。 Next, the flow of wireless power supply using the wireless power supply systems 1a and 1b will be described. 3 and 4 are diagrams showing the processing flow of the wireless power feeding systems 1a and 1b according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a vehicle-side processing flow carried out by the power receiving devices 200a and 200b, respectively, and FIG. 4 is a ground-side processing flow carried out by the power transmission devices 100a and 100b and the overall control unit 10. When the vehicles A and B are parked at predetermined charging positions, the processing flow of FIG. 3 is started in the power receiving devices 200a and 200b, respectively, and the processing flow of FIG. 4 is started in the power transmission devices 100a and 100b and the overall control unit 10. Is started.

図3のステップS10では、受電制御部210a、210bにより、電池監視装置500a、500bから電池300a、300bの残容量をそれぞれ取得する。このとき電池監視装置500aは、電池300a、300bの電圧や電流をそれぞれ検出し、これらの検出結果に基づいて電池300a、300bの残容量を推定する。 In step S10 of FIG. 3, the power receiving control units 210a and 210b acquire the remaining capacities of the batteries 300a and 300b from the battery monitoring devices 500a and 500b, respectively. At this time, the battery monitoring device 500a detects the voltage and current of the batteries 300a and 300b, respectively, and estimates the remaining capacity of the batteries 300a and 300b based on the detection results.

ステップS20では、受電制御部210a、210bにより、ステップS10で取得した電池300a、300bの残容量がそれぞれ所定値未満であるか否かを判定する。その結果、残容量が所定値未満であれば、電池300a、300bの充電モードとして定電流(CC)モードを選択し、ステップS30に進む。一方、残容量が所定値以上であれば、ステップS70に進む。 In step S20, the power receiving control units 210a and 210b determine whether or not the remaining capacities of the batteries 300a and 300b acquired in step S10 are less than the predetermined values, respectively. As a result, if the remaining capacity is less than a predetermined value, the constant current (CC) mode is selected as the charging mode of the batteries 300a and 300b, and the process proceeds to step S30. On the other hand, if the remaining capacity is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to step S70.

ステップS30では、通信部220a、220bにより、送電装置100a、100bに対してCCモードでの電池300a、300bの充電を指示する。このとき受電装置200a、200bは、たとえばステップS10で取得した電池300a、300bの残容量や、予め電池監視装置500a、500bから取得した電池300a、300bの劣化状態などに基づいて、電池300a、300bの許容電流を決定する。そして、決定した許容電流の値を示す情報を充電指示とともに、通信部220a、220bから送電装置100a、100bの通信部120a、120bへ送信する。 In step S30, the communication units 220a and 220b instruct the power transmission devices 100a and 100b to charge the batteries 300a and 300b in the CC mode. At this time, the power receiving devices 200a and 200b are based on, for example, the remaining capacity of the batteries 300a and 300b acquired in step S10 and the deteriorated state of the batteries 300a and 300b acquired in advance from the battery monitoring devices 500a and 500b. Determine the permissible current of. Then, the information indicating the determined allowable current value is transmitted from the communication units 220a and 220b to the communication units 120a and 120b of the power transmission devices 100a and 100b together with the charging instruction.

ステップS40では、磁気センサ260a、260bを用いて、二次コイルL2a、L2bの交流磁界φ2a、φ2bをそれぞれ計測する。磁気センサ260a、260bによる交流磁界φ2a、φ2bの計測結果は、受電装置200a、200bの受電制御部210a、210bにそれぞれ入力される。 In step S40, the magnetic sensors 260a and 260b are used to measure the alternating magnetic fields φ2a and φ2b of the secondary coils L2a and L2b, respectively. The measurement results of the alternating magnetic fields φ2a and φ2b by the magnetic sensors 260a and 260b are input to the power receiving control units 210a and 210b of the power receiving devices 200a and 200b, respectively.

ステップS50では、ステップS40で取得した交流磁界φ2a、φ2bの計測結果を受電装置200a、200bから通信部220a、220bへそれぞれ出力することで、通信部220a、220bを用いて、交流磁界φ2a、φ2bの計測結果を送電装置100a、100bにそれぞれ送信する。 In step S50, the measurement results of the AC magnetic fields φ2a and φ2b acquired in step S40 are output from the power receiving devices 200a and 200b to the communication units 220a and 220b, respectively, so that the communication units 220a and 220b are used to output the AC magnetic fields φ2a and φ2b. The measurement results of the above are transmitted to the power transmission devices 100a and 100b, respectively.

ステップS60では、受電装置200a、200bにおいて、一次コイルL1a、L1bからそれぞれ放出された交流磁界を受けて二次コイルL2a、L2bを含む共振回路にそれぞれ流れる交流電流iに応じて、電力変換部250a、250bの駆動制御処理を行う。ここでは、駆動制御部240a、240bの各部において前述のような処理をそれぞれ実施することで、送電装置100a、100bから受電した交流電流に応じた電力変換部250a、250bの駆動制御を行う。これにより、定電流(CC)モードで電池300a、300bの充電を実施する。ステップS60を実施したらステップS10に戻り、上記の処理を繰り返す。 In step S60, in the power receiving devices 200a and 200b, the power conversion unit 250a receives the alternating magnetic fields emitted from the primary coils L1a and L1b and flows in the resonant circuit including the secondary coils L2a and L2b, respectively. , 250b drive control processing is performed. Here, by carrying out the above-described processing in each of the drive control units 240a and 240b, the drive control of the power conversion units 250a and 250b is performed according to the alternating current received from the power transmission devices 100a and 100b. As a result, the batteries 300a and 300b are charged in the constant current (CC) mode. After performing step S60, the process returns to step S10 and the above process is repeated.

ステップS70では、受電制御部210a、210bにより、ステップS10で取得した電池300a、300bの残容量に基づいて、電池300a、300bの充電が完了したか否かを判定する。残容量が満充電に相当する値を示している場合は、充電完了と判定してステップS100に進む。そうでない場合は充電未完了と判定し、電池300a、300bの充電モードとして定電圧(CV)モードを選択してステップS80に進む。 In step S70, the power receiving control units 210a and 210b determine whether or not the charging of the batteries 300a and 300b is completed based on the remaining capacities of the batteries 300a and 300b acquired in step S10. If the remaining capacity indicates a value corresponding to full charge, it is determined that charging is complete, and the process proceeds to step S100. If not, it is determined that charging is not completed, a constant voltage (CV) mode is selected as the charging mode of the batteries 300a and 300b, and the process proceeds to step S80.

ステップS80では、通信部220a、220bにより、送電装置100a、100bに対してCVモードでの電池300a、300bの充電を指示する。このとき受電装置200a、200bは、たとえばステップS10で取得した電池300a、300bの残容量や、予め電池監視装置500a、500bから取得した電池300a、300bの劣化状態などに基づいて、電池300a、300bの充電電流を決定する。なお、ここで決定される充電電流の値は、ステップS30で決定したCCモードにおける許容電流よりも小さい。そして、決定した充電電流の値を示す情報を充電指示とともに、通信部220a、220bから送電装置100a、100bの通信部120a、120bへ送信する。 In step S80, the communication units 220a and 220b instruct the power transmission devices 100a and 100b to charge the batteries 300a and 300b in the CV mode. At this time, the power receiving devices 200a and 200b are based on, for example, the remaining capacity of the batteries 300a and 300b acquired in step S10 and the deteriorated state of the batteries 300a and 300b acquired in advance from the battery monitoring devices 500a and 500b. Determine the charging current of. The value of the charging current determined here is smaller than the allowable current in the CC mode determined in step S30. Then, the information indicating the determined value of the charging current is transmitted from the communication units 220a and 220b to the communication units 120a and 120b of the power transmission devices 100a and 100b together with the charging instruction.

ステップS90では、受電装置200a、200bにおいて、一次コイルL1a、L1bからそれぞれ放出された交流磁界を受けて二次コイルL2a、L2bを含む共振回路にそれぞれ流れる交流電流iに応じて、電力変換部250a、250bの駆動制御処理を行う。ここでは、ステップS60と同様に、駆動制御部240a、240bの各部において前述のような処理をそれぞれ実施することで、送電装置100a、100bから受電した交流電流に応じた電力変換部250a、250bの駆動制御を行う。これにより、定電圧(CV)モードで電池300a、300bの充電を実施する。ステップS90を実施したらステップS70に戻り、上記の処理を繰り返す。 In step S90, in the power receiving devices 200a and 200b, the power conversion unit 250a receives the alternating magnetic fields emitted from the primary coils L1a and L1b and flows in the resonant circuit including the secondary coils L2a and L2b, respectively. , 250b drive control processing is performed. Here, as in step S60, by performing the above-mentioned processing in each of the drive control units 240a and 240b, respectively, the power conversion units 250a and 250b according to the alternating current received from the power transmission devices 100a and 100b Drive control is performed. As a result, the batteries 300a and 300b are charged in the constant voltage (CV) mode. After performing step S90, the process returns to step S70 and the above process is repeated.

ステップS100では、通信部220a、220bにより、送電装置100a、100bに対して送電の停止を指示する。送電装置100a、100bでは、この送電停止指示に応じて一次コイルL1a、L2aへの通電をそれぞれ遮断することで、送電を停止する。送電装置100a、100bからの送電が停止されたら、受電装置200a、200bにおいて電力変換部250a、250bの動作を停止することで、電池300a、300bの充電を終了する。 In step S100, the communication units 220a and 220b instruct the power transmission devices 100a and 100b to stop power transmission. In the power transmission devices 100a and 100b, power transmission is stopped by cutting off the energization of the primary coils L1a and L2a in response to the power transmission stop instruction. When the power transmission from the power transmission devices 100a and 100b is stopped, the power conversion units 250a and 250b are stopped in the power receiving devices 200a and 200b to end the charging of the batteries 300a and 300b.

ステップS100で電池300a、300bの充電を終了したら、受電装置200a、200bは図3の処理フローを終了する。これにより、無線給電システム1a、1bにおける車両側の処理が完了する。 When the charging of the batteries 300a and 300b is completed in step S100, the power receiving devices 200a and 200b end the processing flow of FIG. As a result, the processing on the vehicle side in the wireless power feeding systems 1a and 1b is completed.

図4のステップS110では、全体制御部10により、受電装置200a、200bから送電装置100a、100bへの充電指示の有無を判定する。ここでは、図3のステップS30またはS80で受電装置200a、200bから送信された充電指示を送電装置100a、100bが通信部120a、120bにおいてそれぞれ受信すると、充電指示ありと判定してステップS120に進み、受信しなければ充電指示なしと判定してステップS110に留まる。 In step S110 of FIG. 4, the overall control unit 10 determines whether or not there is a charging instruction from the power receiving devices 200a and 200b to the power transmission devices 100a and 100b. Here, when the power transmission devices 100a and 100b receive the charging instructions transmitted from the power receiving devices 200a and 200b in steps S30 or S80 of FIG. 3 in the communication units 120a and 120b, respectively, it is determined that there is a charging instruction and the process proceeds to step S120. If it is not received, it is determined that there is no charging instruction, and the process remains in step S110.

ステップS120では、全体制御部10により、ステップS110で送電装置100a、100bがそれぞれ受信した充電指示が両方ともCC充電であるか否かを判定する。送電装置100aが受電装置200aから受信した充電指示が図3のステップS30で送信されたCCモードでの電池300aの充電指示であり、かつ、送電装置100bが受電装置200bから受信した充電指示が図3のステップS30で送信されたCCモードでの電池300bの充電指示である場合は、ステップS120を肯定判定してステップS130に進む。一方、送電装置100aが受電装置200aから受信した充電指示が図3のステップS80で送信されたCVモードでの電池300aの充電指示であるか、または、送電装置100bが受電装置200bから受信した充電指示が図3のステップS80で送信されたCVモードでの電池300bの充電指示である場合は、ステップS120を否定判定してステップS180に進む。これにより、受電装置200aが電池300aを定電流充電させ、かつ受電装置200bが電池300bを定電流充電させるときには、ステップS130に進むようにする。 In step S120, the overall control unit 10 determines whether or not the charging instructions received by the power transmission devices 100a and 100b in step S110 are both CC charging. The charging instruction received by the power transmitting device 100a from the power receiving device 200a is the charging instruction of the battery 300a in the CC mode transmitted in step S30 of FIG. 3, and the charging instruction received by the power transmitting device 100b from the power receiving device 200b is shown in FIG. If the instruction for charging the battery 300b in the CC mode transmitted in step S30 of step 3 is given, affirmative determination is made in step S120 and the process proceeds to step S130. On the other hand, the charging instruction received by the power transmitting device 100a from the power receiving device 200a is the charging instruction of the battery 300a in the CV mode transmitted in step S80 of FIG. 3, or the charging received by the power transmitting device 100b from the power receiving device 200b. If the instruction is a charging instruction for the battery 300b in the CV mode transmitted in step S80 of FIG. 3, the negative determination in step S120 is made and the process proceeds to step S180. As a result, when the power receiving device 200a charges the battery 300a with a constant current and the power receiving device 200b charges the battery 300b with a constant current, the process proceeds to step S130.

ステップS130では、全体制御部10により、2台の送電装置100a、100bの駆動周波数および駆動位相を揃えるように、送電装置100a、100bの制御を行う。このとき全体制御部10は、送電装置100aおよび送電装置100bに対して、受電装置200a、200bの共振回路における共振周波数に応じた同一の駆動周波数で、同一の駆動位相により電力変換部140a、140bをそれぞれ駆動させるように指示する。この指示を受けた送電装置100aおよび送電装置100bは、送電制御部110a、110bを用いて、同一の駆動周波数および駆動位相で電力変換部140a、140bをそれぞれ駆動させる。これにより、送電制御部110a、110bは、電池300a、300bの両方をCCモードで充電させるときには、一次コイルL1a、L2aにそれぞれ流れる交流電流の周波数および位相を互いに一致させるようにする。 In step S130, the overall control unit 10 controls the power transmission devices 100a and 100b so that the drive frequencies and drive phases of the two power transmission devices 100a and 100b are aligned. At this time, the overall control unit 10 has the same drive frequency for the power transmission device 100a and the power transmission device 100b according to the resonance frequency in the resonance circuits of the power receiving devices 200a and 200b, and the power conversion units 140a and 140b with the same drive phase. Are instructed to drive each. Upon receiving this instruction, the power transmission device 100a and the power transmission device 100b use the power transmission control units 110a and 110b to drive the power conversion units 140a and 140b at the same drive frequency and drive phase, respectively. As a result, the power transmission control units 110a and 110b make the frequencies and phases of the alternating currents flowing through the primary coils L1a and L2a match each other when both the batteries 300a and 300b are charged in the CC mode.

なお、ステップS130では一次コイルL1a、L2aにそれぞれ流れる交流電流の周波数のみを一致させるようにして、位相は一致させなくてもよい。 In step S130, only the frequencies of the alternating currents flowing through the primary coils L1a and L2a may be matched, and the phases may not be matched.

ステップS140では、送電装置100a、100bにより、受電装置200a、200bから送信された二次コイルL2a、L2bの交流磁界φ2a、φ2bの計測結果をそれぞれ受信する。ここでは、通信部120a、120bを用いて、図3のステップS50で受電装置200aの通信部220aおよび受信装置200bの通信部220bからそれぞれ送信された交流磁界φ2a、φ2bの計測結果を受信する。 In step S140, the power transmission devices 100a and 100b receive the measurement results of the alternating magnetic fields φ2a and φ2b of the secondary coils L2a and L2b transmitted from the power receiving devices 200a and 200b, respectively. Here, the communication units 120a and 120b are used to receive the measurement results of the alternating magnetic fields φ2a and φ2b transmitted from the communication unit 220a of the power receiving device 200a and the communication unit 220b of the receiving device 200b, respectively, in step S50 of FIG.

ステップS150では、全体制御部10により、ステップS140で送電装置100aが受信した交流磁界φ2aの周波数と、送電装置100bが受信した交流磁界φ2bの周波数との差分を、周波数差Δfとして算出する。 In step S150, the overall control unit 10 calculates the difference between the frequency of the alternating magnetic field φ2a received by the power transmission device 100a in step S140 and the frequency of the alternating magnetic field φ2b received by the power transmission device 100b as the frequency difference Δf.

ステップS160では、全体制御部10により、ステップS150で算出した周波数差Δfが所定の閾値以上であるか否かを判定する。その結果、周波数差Δfが閾値以上であればステップS170に進み、閾値未満であればステップS190に進む。 In step S160, the overall control unit 10 determines whether or not the frequency difference Δf calculated in step S150 is equal to or greater than a predetermined threshold value. As a result, if the frequency difference Δf is greater than or equal to the threshold value, the process proceeds to step S170, and if it is less than the threshold value, the process proceeds to step S190.

ステップS170では、全体制御部10により、ステップS150で算出した周波数差Δfに基づいて、2台の送電装置100a、100bの駆動周波数をそれぞれ調整する。このとき全体制御部10は、たとえば、送電装置100aおよび送電装置100bの一方に対して、周波数差Δfに相当する分だけ駆動周波数をずらすように指示する。この指示を受けた送電装置100aまたは送電装置100bは、送電制御部110aまたは送電制御部110bを用いて、ステップS130で決定した駆動周波数を周波数差Δfに相当する分だけずらして電力変換部140aまたは電力変換部140bを駆動させる。これにより、送電制御部110a、110bは、磁気センサ260a、260bによりそれぞれ検出された交流磁界φ2a、φ2bの周波数の差分Δfに基づいて、一次コイルL1a、L2aに流れる交流電流の周波数をそれぞれ調整する。 In step S170, the overall control unit 10 adjusts the drive frequencies of the two power transmission devices 100a and 100b, respectively, based on the frequency difference Δf calculated in step S150. At this time, the overall control unit 10 instructs, for example, one of the power transmission device 100a and the power transmission device 100b to shift the drive frequency by the amount corresponding to the frequency difference Δf. Upon receiving this instruction, the power transmission device 100a or the power transmission device 100b uses the power transmission control unit 110a or the power transmission control unit 110b to shift the drive frequency determined in step S130 by the amount corresponding to the frequency difference Δf, and the power conversion unit 140a or The power conversion unit 140b is driven. As a result, the power transmission control units 110a and 110b adjust the frequencies of the alternating currents flowing through the primary coils L1a and L2a, respectively, based on the frequency difference Δf of the alternating magnetic fields φ2a and φ2b detected by the magnetic sensors 260a and 260b, respectively. ..

ステップS170で送電装置100a、100bの駆動周波数を調整したら、ステップS190に進む。 After adjusting the drive frequencies of the power transmission devices 100a and 100b in step S170, the process proceeds to step S190.

ステップS180では、送電制御部110a、110bにより、図3のステップS80で受電装置200a、200bからそれぞれ指示された充電電流に基づいて、送電装置100a、100bの駆動周波数をそれぞれ設定する。そして、設定した駆動周波数で電力変換部140a、140bをそれぞれ駆動させる。これにより、送電制御部110a、110bは、電池300a、300bの少なくとも一方をCVモードで充電させるときには、一次コイルL1a、L2aにそれぞれ流れる交流電流の周波数を個別に制御する。なお、ここで設定する駆動周波数は、ステップS130で設定する駆動周波数とは異なる値としてもよい。 In step S180, the power transmission control units 110a and 110b set the drive frequencies of the power transmission devices 100a and 100b, respectively, based on the charging currents instructed by the power receiving devices 200a and 200b in step S80 of FIG. Then, the power conversion units 140a and 140b are driven at the set drive frequencies, respectively. As a result, the power transmission control units 110a and 110b individually control the frequencies of the alternating currents flowing through the primary coils L1a and L2a when charging at least one of the batteries 300a and 300b in the CV mode. The drive frequency set here may be a value different from the drive frequency set in step S130.

ステップS190では、全体制御部10により、受電装置200a、200bから送電装置100a、100bへの送電停止指示の有無を判定する。ここでは、図3のステップS100で受電装置200a、200bから送信された送電停止指示を送電装置100a、100bが通信部120a、120bにおいてそれぞれ受信すると、送電停止指示ありと判定して図4の処理フローを終了し、受信しなければ送電停止指示なしと判定してステップS110に戻る。 In step S190, the overall control unit 10 determines whether or not there is an instruction to stop power transmission from the power receiving devices 200a and 200b to the power transmission devices 100a and 100b. Here, when the power transmission stop instructions transmitted from the power receiving devices 200a and 200b in step S100 of FIG. 3 are received by the power transmission devices 100a and 100b in the communication units 120a and 120b, respectively, it is determined that there is a power transmission stop instruction and the process of FIG. If the flow is not received, it is determined that there is no power transmission stop instruction, and the process returns to step S110.

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention described above, the following effects are exhibited.

(1)送電装置100aおよび100bは、一次コイルL1aと、一次コイルL1aに流れる交流電流を制御して一次コイルL1aから交流磁界を放出させる送電制御部110aと、一次コイルL1bと、一次コイルL1bに流れる交流電流を制御して一次コイルL1bから交流磁界を放出させる送電制御部110bとを備える。送電制御部110aおよび送電制御部110bは、全体制御部10の制御により、一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数と、一次コイルL1bに流れる交流電流の周波数とを、互いに一致させる(ステップS130)。このようにしたので、互いに隣接して設置された一次コイルL1aおよびL1bに交流電流をそれぞれ流して交流磁界を放出させることで給電を行う際に、これらの交流磁界の間にずれが生じるのを回避できる。したがって、一次コイルL1aおよびL1bから放出される交流磁界にずれがある場合に生じる周囲への悪影響、たとえば可聴域の電磁騒音の発生などを抑制できる。 (1) The power transmission devices 100a and 100b are connected to the primary coil L1a, the power transmission control unit 110a that controls the alternating current flowing through the primary coil L1a to emit an alternating current from the primary coil L1a, the primary coil L1b, and the primary coil L1b. It is provided with a power transmission control unit 110b that controls the flowing AC current to emit an AC magnetic field from the primary coil L1b. The power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b match the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1a with the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1b under the control of the overall control unit 10 (step S130). Since this is done, when an alternating current is passed through the primary coils L1a and L1b installed adjacent to each other to generate an alternating magnetic field to supply power, a deviation occurs between these alternating magnetic fields. It can be avoided. Therefore, it is possible to suppress adverse effects on the surroundings that occur when the alternating magnetic fields emitted from the primary coils L1a and L1b deviate, for example, generation of electromagnetic noise in the audible range.

(2)送電制御部110aおよび送電制御部110bは、一次コイルL1aに流れる交流電流の位相と、一次コイルL1bに流れる交流電流の位相とを、互いに一致させる(ステップS130)。このようにしたので、一次コイルL1aおよびL1bから放出される交流磁界による周囲への悪影響を、より一層効果的に抑制できる。 (2) The power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b match the phase of the alternating current flowing through the primary coil L1a with the phase of the alternating current flowing through the primary coil L1b (step S130). Since this is done, the adverse effect on the surroundings due to the alternating magnetic field emitted from the primary coils L1a and L1b can be suppressed even more effectively.

(3)一次コイルL1aは、受電装置200aが有する二次コイルL2aへ交流磁界を放出する。一次コイルL1bは、受電装置200bが有する二次コイルL2bへ交流磁界を放出する。受電装置200aは、一次コイルL1aから放出された交流磁界に応じて二次コイルL2aに流れる交流電流に基づく直流電力を電池300aに出力することで、電池300aを充電させる。受電装置200bは、一次コイルL1bから放出された交流磁界に応じて二次コイルL2bに流れる交流電流に基づく直流電力を電池300bに出力することで、電池300bを充電させる。送電制御部110aおよび送電制御部110bは、受電装置200aが電池300aを定電流充電させ、かつ受電装置200bが電池300bを定電流充電させるときに(ステップS120:Yes)、ステップS130において、一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数と、一次コイルL1bに流れる交流電流の周波数とを、互いに一致させる。このようにしたので、一次コイルL1a、L1bから放出される交流磁界が大きいCCモードのときには、これによって周囲への悪影響が生じるのを確実に抑制することができる。 (3) The primary coil L1a emits an alternating magnetic field to the secondary coil L2a included in the power receiving device 200a. The primary coil L1b emits an alternating magnetic field to the secondary coil L2b included in the power receiving device 200b. The power receiving device 200a charges the battery 300a by outputting DC power based on the alternating current flowing through the secondary coil L2a in response to the alternating current magnetic field emitted from the primary coil L1a to the battery 300a. The power receiving device 200b charges the battery 300b by outputting DC power based on the alternating current flowing through the secondary coil L2b in response to the alternating current magnetic field emitted from the primary coil L1b to the battery 300b. When the power receiving device 200a charges the battery 300a with a constant current and the power receiving device 200b charges the battery 300b with a constant current (step S120: Yes), the power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b perform the primary coil in step S130. The frequency of the alternating current flowing through L1a and the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1b are matched with each other. Since this is done, in the CC mode in which the alternating magnetic field emitted from the primary coils L1a and L1b is large, it is possible to reliably suppress the adverse effect on the surroundings.

(4)送電制御部110aおよび送電制御部110bは、受電装置200aおよび受電装置200bの少なくとも一方が電池300aまたは電池300bを定電圧充電させるときには(ステップS120:No)、一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数と、一次コイルL1bに流れる交流電流の周波数とを、個別に制御する(ステップS180)。このようにしたので、一次コイルL1a、L1bから放出される交流磁界が比較的小さく、充電電流の変化に応じた細かい交流磁界の制御が必要なCVモードのときには、交流磁界の制御を優先して行うことができる。 (4) When at least one of the power receiving device 200a and the power receiving device 200b charges the battery 300a or the battery 300b at a constant voltage (step S120: No), the power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b have an alternating current flowing through the primary coil L1a. And the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1b are individually controlled (step S180). Therefore, in the CV mode in which the alternating magnetic field emitted from the primary coils L1a and L1b is relatively small and fine control of the alternating magnetic field is required according to the change of the charging current, the control of the alternating magnetic field is prioritized. It can be carried out.

(5)受電装置200aは、二次コイルL2aにおける交流磁界φ2aを検出する磁気センサ260aを有する。受電装置200bは、二次コイルL2bにおける交流磁界φ2bを検出する磁気センサ260bを有する。送電制御部110aおよび送電制御部110bは、磁気センサ260aにより検出された交流磁界φ2aの周波数と、磁気センサ260bにより検出された交流磁界φ2bの周波数との差分である周波数差Δfに基づいて、一次コイルL1aに流れる交流電流の周波数と、一次コイルL1bに流れる交流電流の周波数とをそれぞれ調整する(ステップS170)。このようにしたので、一次コイルL1aおよびL1bから放出される交流磁界による周囲への悪影響を、さらに確実に抑制することが可能となる。 (5) The power receiving device 200a has a magnetic sensor 260a that detects an alternating magnetic field φ2a in the secondary coil L2a. The power receiving device 200b has a magnetic sensor 260b that detects an alternating magnetic field φ2b in the secondary coil L2b. The power transmission control unit 110a and the power transmission control unit 110b are primary based on the frequency difference Δf, which is the difference between the frequency of the alternating magnetic field φ2a detected by the magnetic sensor 260a and the frequency of the alternating magnetic field φ2b detected by the magnetic sensor 260b. The frequency of the alternating current flowing through the coil L1a and the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1b are adjusted (step S170). Since this is done, it is possible to more reliably suppress the adverse effect on the surroundings due to the alternating magnetic field emitted from the primary coils L1a and L1b.

なお、以上説明した実施形態において、駆動制御部240a、240bや電池監視装置500a、500bが有する各構成要素は、マイクロコンピュータ等で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。 In the embodiment described above, each component of the drive control units 240a and 240b and the battery monitoring devices 500a and 500b may be realized by software executed by a microcomputer or the like, or may be realized by software executed by a microcomputer or the like, or FPGA (Field-Programmable). It may be realized by hardware such as Gate Array). Further, these may be mixed and used.

上記実施形態では、電気自動車等の車両への無線給電において利用される無線給電システム1a、1bを説明したが、車両への無線給電用に限らず、他の用途の無線給電システムに本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the wireless power supply systems 1a and 1b used for wireless power supply to a vehicle such as an electric vehicle have been described, but the present invention is applied to a wireless power supply system for other purposes, not limited to wireless power supply to a vehicle. May be applied.

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired. Moreover, although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1a,1b 無線給電システム
10 全体制御部
100a,100b 送電装置
110a,110b 送電制御部
120a,120b 通信部
130a,130b 交流電源
140a,140b 電力変換部
200a,200b 受電装置
210a,210b 受電制御部
220a,220b 通信部
230a,230b 交流電流検出部
240a,240b 駆動制御部
241a 電圧取得部
243a 駆動信号生成部
244a ゲート駆動回路
250a,250b 電力変換部
260a,260b 磁気センサ
300a,300b 電池
400a,400b 負荷
500a,500b 電池監視装置
L1a,L1b 一次コイル
L2a,L2b 二次コイル
Lxa,Lxb 共振コイル
Cxa,Cxb 共振コンデンサ
Tr トランス
Q1,Q2 MOSトランジスタ
1a, 1b Wireless power supply system 10 Overall control unit 100a, 100b Power transmission device 110a, 110b Power transmission control unit 120a, 120b Communication unit 130a, 130b AC power supply 140a, 140b Power conversion unit 200a, 200b Power reception device 210a, 210b Power reception control unit 220a, 220b Communication unit 230a, 230b AC current detection unit 240a, 240b Drive control unit 241a Voltage acquisition unit 243a Drive signal generation unit 244a Gate drive circuit 250a, 250b Power conversion unit 260a, 260b Magnetic sensor 300a, 300b Battery 400a, 400b Load 500a, 500b Battery monitoring device L1a, L1b Primary coil L2a, L2b Secondary coil Lxa, Lxb Resonant coil Cxa, Cxb Resonant capacitor Tr Transformer Q1, Q2 MOS transistor

Claims (6)

第1の一次コイルと、
前記第1の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第1の一次コイルから交流磁界を放出させる第1の送電制御部と、
第2の一次コイルと、
前記第2の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第2の一次コイルから交流磁界を放出させる第2の送電制御部と、を備え、
前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを、互いに一致させる送電装置。
With the first primary coil,
A first power transmission control unit that controls an alternating current flowing through the first primary coil to emit an alternating magnetic field from the first primary coil.
With the second primary coil,
A second power transmission control unit that controls the alternating current flowing through the second primary coil and emits an alternating magnetic field from the second primary coil is provided.
The first power transmission control unit and the second power transmission control unit perform power transmission in which the frequency of the alternating current flowing through the first primary coil and the frequency of the alternating current flowing through the second primary coil are matched with each other. apparatus.
請求項1に記載の送電装置において、
前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の位相と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の位相とを、互いに一致させる送電装置。
In the power transmission device according to claim 1,
The first power transmission control unit and the second power transmission control unit perform power transmission in which the phase of the alternating current flowing through the first primary coil and the phase of the alternating current flowing through the second primary coil are matched with each other. apparatus.
請求項1または2に記載の送電装置において、
前記第1の一次コイルは、第1の受電装置が有する第1の二次コイルへ前記交流磁界を放出し、
前記第2の一次コイルは、第2の受電装置が有する第2の二次コイルへ前記交流磁界を放出し、
前記第1の受電装置は、前記第1の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第1の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第1の電池に出力することで、前記第1の電池を充電させ、
前記第2の受電装置は、前記第2の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第2の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第2の電池に出力することで、前記第2の電池を充電させ、
前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の受電装置が前記第1の電池を定電流充電させ、かつ前記第2の受電装置が前記第2の電池を定電流充電させるときに、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを、互いに一致させる送電装置。
In the power transmission device according to claim 1 or 2.
The first primary coil emits the alternating magnetic field to the first secondary coil of the first power receiving device.
The second primary coil emits the alternating magnetic field to the second secondary coil of the second power receiving device.
The first power receiving device outputs DC power based on an alternating current flowing through the first secondary coil in response to the alternating magnetic field emitted from the first primary coil to the first battery. The first battery is charged, and the first battery is charged.
The second power receiving device outputs DC power based on the alternating current flowing through the second secondary coil in response to the alternating magnetic field emitted from the second primary coil to the second battery. The second battery is charged, and the second battery is charged.
In the first power transmission control unit and the second power transmission control unit, the first power receiving device charges the first battery with a constant current, and the second power receiving device determines the second battery. A power transmission device that matches the frequency of an alternating current flowing through the first primary coil with the frequency of an alternating current flowing through the second primary coil when charging with current.
請求項3に記載の送電装置において、
前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の受電装置および前記第2の受電装置の少なくとも一方が前記第1の電池または前記第2の電池を定電圧充電させるときには、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを、個別に制御する送電装置。
In the power transmission device according to claim 3,
In the first power transmission control unit and the second power transmission control unit, at least one of the first power receiving device and the second power receiving device charges the first battery or the second battery with a constant voltage. Occasionally, a power transmission device that individually controls the frequency of the alternating current flowing through the first primary coil and the frequency of the alternating current flowing through the second primary coil.
請求項3に記載の送電装置において、
前記第1の受電装置は、前記第1の二次コイルにおける交流磁界を検出する第1の磁気センサを有し、
前記第2の受電装置は、前記第2の二次コイルにおける交流磁界を検出する第2の磁気センサを有し、
前記第1の送電制御部および前記第2の送電制御部は、前記第1の磁気センサにより検出された前記交流磁界の周波数と、前記第2の磁気センサにより検出された前記交流磁界の周波数との差分に基づいて、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とをそれぞれ調整する送電装置。
In the power transmission device according to claim 3,
The first power receiving device has a first magnetic sensor that detects an alternating magnetic field in the first secondary coil.
The second power receiving device has a second magnetic sensor that detects an alternating magnetic field in the second secondary coil.
The first power transmission control unit and the second power transmission control unit include the frequency of the alternating magnetic field detected by the first magnetic sensor and the frequency of the alternating magnetic field detected by the second magnetic sensor. A power transmission device that adjusts the frequency of the alternating current flowing through the first primary coil and the frequency of the alternating current flowing through the second primary coil based on the difference between the two.
第1の送電装置と、
前記第1の送電装置から無線により給電される電力を受電する第1の受電装置と、
第2の送電装置と、
前記第2の送電装置から無線により給電される電力を受電する第2の受電装置と、
前記第1の送電装置および前記第2の送電装置を制御する全体制御部と、を備え、
前記第1の送電装置は、
第1の一次コイルと、
前記第1の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第1の一次コイルから交流磁界を放出させる第1の送電制御部と、を有し、
前記第2の送電装置は、
第2の一次コイルと、
前記第2の一次コイルに流れる交流電流を制御して、前記第2の一次コイルから交流磁界を放出させる第2の送電制御部と、を有し、
前記第1の受電装置は、
第1の二次コイルと、
前記第1の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第1の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第1の電池に出力することで、前記第1の電池を充電させる第1の電力変換部と、を有し、
前記第2の受電装置は、
第2の二次コイルと、
前記第2の一次コイルから放出された前記交流磁界に応じて前記第2の二次コイルに流れる交流電流に基づく直流電力を第2の電池に出力することで、前記第2の電池を充電させる第2の電力変換部と、を有し、
前記全体制御部は、前記第1の一次コイルに流れる交流電流の周波数と、前記第2の一次コイルに流れる交流電流の周波数とを互いに一致させるように、前記第1の送電装置および前記第2の送電装置を制御する無線給電システム。
The first power transmission device and
A first power receiving device that receives electric power wirelessly supplied from the first power transmitting device, and
The second power transmission device and
A second power receiving device that receives electric power wirelessly supplied from the second power transmitting device, and
The first power transmission device and an overall control unit that controls the second power transmission device are provided.
The first power transmission device is
With the first primary coil,
It has a first power transmission control unit that controls an alternating current flowing through the first primary coil and emits an alternating magnetic field from the first primary coil.
The second power transmission device is
With the second primary coil,
It has a second power transmission control unit that controls the alternating current flowing through the second primary coil and emits an alternating magnetic field from the second primary coil.
The first power receiving device is
With the first secondary coil,
The first battery is charged by outputting DC power based on the alternating current flowing through the first secondary coil in response to the alternating magnetic field emitted from the first primary coil to the first battery. It has a first power conversion unit and
The second power receiving device is
With the second secondary coil,
The second battery is charged by outputting DC power based on the alternating current flowing through the second secondary coil in response to the alternating magnetic field emitted from the second primary coil to the second battery. It has a second power conversion unit and
The overall control unit performs the first power transmission device and the second power transmission device so that the frequency of the alternating current flowing through the first primary coil and the frequency of the alternating current flowing through the second primary coil match each other. A wireless power supply system that controls the power transmission system of.
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